Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Elektrochemische Rauschmessung und Analyse einer Wasserstoff-Luft-PEM-Brennstoffzelle

Astafev EA, Dobrovolsky YA, Ukshe AE, Manzhos RA und Grafov BM

Die Methode zur Messung und Analyse von elektrochemischem Rauschen wurde verwendet, um eine Wasserstoff-Luft-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle und ihre elektrokatalytischen Elektroden zu testen. Die Messung wurde während einer schrittweisen elektrochemischen Alterung durchgeführt. Nach jedem Alterungsschritt wurde das elektrochemische Rauschen gemessen und analysiert. Außerdem wurden Leistungseigenschaften der Brennstoffzelle und ihre Impedanzspektren erfasst, um die Brennstoffzelle in verschiedenen Alterungsstadien zu charakterisieren. Diese Daten wurden mit den Ergebnissen der elektrochemischen Rauschanalyse verglichen. Es wurde eine experimentelle Studie des elektrochemischen Rauschens von PEM-Brennstoffzellenelektroden in einem flüssigen Elektrolyten während der künstlichen Degradation in mit verschiedenen Gasen gesättigten Lösungen durchgeführt. Es zeigte sich, dass eine Abnahme der Aktivität aufgrund der Degradation der Elektroden mit einer Abnahme des Integrals der Rauschamplitude und einer deutlich geringeren Abhängigkeit des Frequenzexponenten (und des zugehörigen Hurst-Exponenten) einherging. In der ersten Phase der Rauschanalyse wurde eine Basislinie vom Anfangssignal abgezogen. Zur Bestimmung der Basislinie wurden verschiedene Ansätze verwendet, nämlich die polynomische Näherung und die Methode des gleitenden Durchschnitts. In der nächsten Phase der Rauschanalyse wurde eine Fourier-Transformation angewendet. Es zeigte sich, dass eine Abnahme der Spitzenstärke bei einigen charakteristischen Frequenzen mit der Abnahme der Lastströme im Laufe der Alterung der Brennstoffzelle korreliert.